【材料】同济大学王启刚教授团队及其合作者开发新材料模拟中性粒细胞溶酶体用以治疗癌症

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中性粒细胞作为向肿瘤组织迁移的第一道天然免疫细胞，可以立即杀死异常细胞，激活长期特异性的适应性免疫反应。因此，酶介导中性粒细胞的活性氧（ROS）升高是一种很有前途的肿瘤免疫治疗策略。

近日，同济大学化学科学与工程学院王启刚教授团队设计了一种纳米凝胶，通过表面磷酸酶触发了铁氧化物纳米粒子周围寡肽的自组装，以模拟产生的中性粒细胞溶酶体。超氧化物歧化酶（SOD）和氯过氧化物酶（CPO）在生物激发纳米凝胶中的级联反应可以将肿瘤组织中的活性氧转化为次氯酸（HClO）和¹O₂，可以治疗没有外部能量激活的肿瘤。相关研究成果以“Cascade enzymes within self-assembled hybrid nanogel mimicked neutrophil lysosomes forsinglet oxygen elevated cancer therapy” 为题发表于Nature Communications（DOI: 10.1038/s41467-018-08234-2）。论文的唯一通讯作者单位是同济大学，论文的共同第一作者是吴青博士和何志刚博士，共同通讯作者是附属第十人民医院的李济宇教授、化学科学与工程学院的王霞副教授和王启刚教授。

癌症仍然是主要的死亡原因，每年在全世界造成数百万人死亡。传统的临床癌症治疗，包括手术、化疗和放射治疗，都有一定的局限性，如对正常细胞的毒副作用、药物/放射耐药性以及肿瘤再生长的发生率增加等。由长期进化而来的人类先天免疫系统，通过分子氧依赖细胞失活溶菌酶相关消化和释放免疫细胞因子，激发了一种新的高效治疗癌症的生物化学方法。中性粒细胞依赖的细胞失活通常发生在几百纳米大小的中性粒细胞溶酶体上，其活性氧反应活性由髓过氧化物酶（MPO）、过氧化氢（H₂O₂）和卤化物离子的生物催化系统决定。

研究人员通过模拟中性粒细胞溶酶体的形式，将超分子纳米凝胶结构中的级联超氧化物歧化酶和氯化物过氧化物酶作为模拟中性粒细胞溶酶体，将肿瘤微环境转化为有相对较高水平的ROS，从而构建出多功能SOD/CPO负载纳米凝胶体系（SCNG）用于肿瘤治疗。

研究人员采用EPR技术，以TEMP为诱捕剂，在H₂O₂的NaCl溶液中模拟内源环境进行定性检测和验证¹O₂由SCNG产生的信号。结果表明，SCNGs中的级联SOD和CPO能有效地将肿瘤组织中的活性氧转化为抗肿瘤治疗的¹O₂组分。根据所得实验结果，研究人员提出假设：充分利用肿瘤区域的酶反应的酶动力疗法（EDT）可以控制产生¹O₂来治疗癌症。

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